• Composites Research
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• 제31권6호
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• pp.398-403
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• 2018

최근 플라스틱 폐기물로 인한 환경오염, 미세플라스틱의 생태계 교란 및 인체축적이 큰 문제로 떠오르고 있다. 이를 대체하기 위하여 친환경 수지 및 천연섬유 기반의 복합재료가 개발되어 왔으나 합성섬유 기반의 복합재료에 비하여 기계적 물성이 크게 떨어진다는 단점이 있다. 본 연구에서는 천연섬유인 황마섬유(jute fiber)의 기계적 물성을 향상시키기 위하여 해초로부터 친환경 나노섬유를 추출 후 첨가제로 사용하였다. 핸드 레이업 공정을 이용하여 복합재료를 제조하였으며, 인장, 굽힘, 낙추충격시험을 통하여 나노섬유가 천연섬유 복합재료의 기계적 물성 향상에 효과적임을 확인할 수 있었다.

• Composites Research
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• 제28권3호
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• pp.130-135
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• 2015

이 논문은 저궤도 우주환경하에서 그래핀 충진 고분자 나노복합재료에 대한 물성 변화를 고찰하였다. 고분자 기지재와의 적합성과 원자산소 공격에 대한 탄소재료의 저항성을 향상시키기 위해 유기실란으로 그래핀 옥사이드의 표면을 실란처리를 수행하였다. 실란이 그래핀 옥사이드 표면에 결합여부를 XPS 장비를 사용하여 분석하였다. 실란 처리된 그래핀 옥사이드와 실란 처리하지 않은 그래핀 옥사이드를 강화재로 사용한 나노복합재료를 제작하여 순수 에폭시와 인장물성을 비교하였으며, 모사된 저궤도 우주환경에서의 물성 변화를 관찰하였다. 그 결과 실란처리를 하여 그래핀 나노 복합재료를 제작할 경우 우주환경요소 중 원자 산소에 저항성을 가지는 것을 확인하였으며, 실란처리를 하지 않은 경우에는 오히려 성능이 감소함을 확인할 수 있었다.

• 공업화학
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• 제20권5호
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• pp.493-499
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• 2009

본 실험에서는 탄소나노튜브(CNT) 및 나노클레이(clay)가 포함된 폴리스티렌(PS) 및 스티렌계 공중합체 나노복합재료의 물성에 대해 연구하였다. 스티렌계 공중합체의 공단량체(comonomer)로는 vinylbenzyl trimethyl ammonium chloride(VTAC)를 사용하여 스티렌/VTAC 공중합체(SVTAC)를 유화중합에 의해 제조하였다. 이와 같이 제조한 폴리스티렌 및 SVTAC 공중합체 에멀젼에 CNT와 clay를 종류 및 함량을 변화시키면서 혼합하는 방법으로 나노복합재료를 제조하였다. PS/CNT 나노복합재료 보다 공단량체를 첨가하여 제조한 SVTAC/CNT 나노복합재료가 더 높은 전기 전도도를 나타내었다. 또한 유화중합시 유화제의 함량을 증가시켜서 제조한 경우에 더 좋은 전기 전도도를 얻을 수 있었다. 이것은 공단량체와 유화제가 CNT 분산 및 전기전도에 긍정적으로 작용하였기 때문이라 생각된다. 나노복합재료 내에서의 CNT의 분산을 알아보기 위하여 TEM을 사용하여 분석한 결과 comonomer의 첨가 및 유화제의 함량이 나노복합 재료 내에서 CNT의 최종 분산에 영향을 미치는 것을 확인하였다. 또한 열적 및 동역학적 물성들을 DSC와 DMA로 측정하여 comonomer 및 유화제의 함량, clay 및 CNT의 첨가가 나노복합체의 물성에 어떠한 영향을 주는지에 대해 조사하였다.

• Composites Research
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• 제33권4호
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• pp.198-204
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• 2020

본 연구에서는 탄소나노튜브 다발을 포함하는 나노복합재료의 열-기계적 특성을 정량적으로 예측하기 위하여 분자동역학 전산모사와 유한요소 기반 균질화 기법을 적용하였다. 응집된 탄소나노튜브의 수가 증가함에 따라 동일한 탄소나노튜브의 체적분율에도 불구하고, 면내 영률 및 면내 전단계수는 감소하였고, 면내 열팽창계수는 증가함을 확인할 수 있었다. 계면의 두께를 조사하기 위하여 밀도의 반경 방향 분포(Radial density distribution)을 조사하였으며, 계면의 두께는 탄소나노튜브의 수와는 거의 무관함을 확인할 수 있었다. 기지와 계면은 등방성 재료로 가정하였으며, 예측한 계면의 열-기계적 특성에 따르면, 응집된 탄소나노튜브의 수가 증가함에 따라 계면의 영률 및 전단계수는 감소하였으며, 열팽창계수는 반대로 증가하였다. 이를 토대로, 탄소나노튜브 다발을 포함하는 PLA 나노복합재료의 열-기계적 특성 예측을 위한 멀티스케일 균질화 모델을 개발하였다.

• Composites Research
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• 제25권3호
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• pp.70-75
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• 2012

음향작동기의 응용으로, CNT, ITO와 xGnP로 코팅된 PVDF 나노복합재료의 계면접착 내구성과 전기적 특성을 평가하였다. CNT, ITO와 xGnP의 고유 전기적 특성으로 인하여 xGnP로 코팅된 나노복합재료가 CNT, ITO 경우보다 다소 낮은 전기저항을 나타내었으나, 모두 양호한 음향특성을 보여주었다. 나노복합재료의 계면 내구성은 정적 접촉각 시험을 통해 미처리 CNT 와 플라즈마 처리된 CNT 그리고 플라즈마 처리된 PVDF간의 표면에너지, 접착일, 그리고 퍼짐계수를 평가하여 계면 내구성과의 상호 관련성을 확인하였다. 음향 작동기로서 xGnP 나노복합재료의 최적의 작동성은 시편의 곡률반경, 코팅정도를 달리 하여 음향 측정기를 사용하여 음향특성을 측정하였다. 나노재료의 고유의 전기적 특성으로 인하여 xGnP가 CNT나 ITO보다 음향작동기로서 더 적합함을 알 수 있었다. 곡률반경이 약 15도일 때 가장 적합하며, 코팅두께에 따라 음향특성이 차이가 나지만 투명도도 좋으면서 음향특성도 우수한 음향 작동기를 제작할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권1호
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• pp.89-94
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• 2014

탄소나노튜브는 우수한 기계적 특성으로 인해 주목받고 있으며, 다양한 산업 분야로의 잠재적 활용성을 갖는 고강도/고강성의 나노복합재료를 설계/제작하기 위한 다양한 연구가 이루어 지고 있다. 본 논문에서는 다중벽 탄소나노튜브를 이용한 강화 복합재료를 효과적으로 설계하고, 기계적 물성을 예측/평가하기 위한 미시역학적 해석 방법 연구를 수행하였다. 이를 위해 먼저 대표체적요소 모델을 설계하고 이를 이용한 유한요소 해석을 통해서 강화 복합재료의 기계적 물성을 평가하였다. 특히 MWCNT 의 각 형상인자에 따른 복합재료의 탄성계수 변화를 예측하고, 각 인자들의 영향을 정성적으로 평가하였다. 더불어 형상인자들의 복합적 조건에서의 탄성계수에 대한 영향 평가도 수행하였다.

• 폴리머
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• 제29권4호
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• pp.375-379
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• 2005

생분해성 고분자인 poly(L-lactic acid) (PLLA)에 판상구조의 몬모릴로나이트(montmorillonite, MMT)를 첨가하여 필름형태의 나노복합재료를 제조하고, 무기나노입자의 첨가유무와 가수분해 전후의 열적 특성, 점탄성 특성, 모폴로지 등을 조사하였다. PLLA/MMT 나노복합재료의 XRD 분석결과와 TEM 사진으로부터 MMT 입자가 PLLA에 박리 및 분산되어 있음을 확인하였으며, 가수분해가 진행됨에 따라 U 결정 영역의 상대적인 양이 증가하므로 용융에너지 (${\Delta}H_m$가 더 필요함을 알 수 있었다. MMT를 첨가한 경우에 MMT가 강화제 역할을 하기 때문에 저장탄성률이 더 높은 값을 가졌는데, 이는 PLLA를 나노복합화하였을 때 인장강도, 충격강도 등의 기계적 물성이 증가한다는 이전의 연구와도 잘 일치하였다. 또한. 가수분해 전/후의 SEM사진으로부터, 표면에 스피노달(spinodal) 분해에 의한 거칠고 원형의 구멍들이 생겼음을 관찰할 수 있었으며, 가수분해가 진행됨에 따라 나노복합재료는 원형의 구멍들의 크기가 가수분해전보다 더 커졌을 뿐 원래의 형상을 유지하였다. 본 연구를 통하여 PLLA/MMT나노복합재료의 생분해 속도와 열적, 기계적 특성의 조절 가능성을 제시하였다.

• 접착 및 계면
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• 제11권4호
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• pp.149-154
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• 2010

단일 탄소섬유/페놀수지 및 탄소나노튜브-페놀수지 복합재료의 계면적 특성을 젖음성과 함께 전기저항 측정 및 미세역학시험법을 사용하여 평가하였다. 순수 페놀수지 및 탄소나노튜브-페놀수지 복합재료의 Broutman시편을 사용한 압축강도는 인장강도와 비교하였다. 탄소나노튜브-페놀수지 복합재료의 접촉저항은 2점 및 4점법에 의한 경사형 시편을 사용하여 측정하였다. 동적접촉각에 의한 표면에너지와 젖음성은 Wilhelmy 플레이트 법으로 측정하였다. 표면에서 탄소나노튜브가 불균일한 미세구조로 형성되므로, 동적접촉각은 90도 이상의 소수성을 나타내었다. 탄소나노튜브-페놀수지 복합재료는 보다 나은 응력전달 효과에 기인하여 순수 페놀수지보다 더 큰 겉보기 강성도를 보여주었다. 단일 탄소섬유와 탄소나노튜브-페놀수지 복합재료간의 접착일, $W_a$은 탄소나노튜브 첨가로 인한 점도 증가 때문에, 순수 페놀수지 보다 더 크게 나타났다. 이는 마이크로 풀 아웃 시험에서 단일 탄소섬유의 미세파손 형태와 일치함을 보여 주었다.

• 대한화학회지
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• 제54권1호
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• pp.125-130
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• 2010

본 연구에서는 수용액 중에서 유해한 brilliant green (BG) 제거를 위한 탄소와 산화철 나노복합재료의 흡착특성을 살펴보았다. 탄소와 산화철 나노복합재료는 화학침전법과 $750^{\circ}C$에서 질산 철과 탄소를 열처리 함으로서 합성하였다. 그 생성물은 TEM, XRD, 그리고 TGA를 이용하여 확인하였다. 나노복합재료에 대한 BG의 흡착 연구는 열역학적 인자와 반응속도론적인자들을 이용하여 수행하였다. 흡착 속도식은 준 이차 속도식이 준 일차 속도식에 비해 잘 들어맞는다고 보여준다. 실험 결과는 Langmuir 과 Freundlich 흡착 등온선을 이용하여 분석하였다. 평형 데이터는 Langmuir모델에 잘 들어맞으며 최대 단일 층 흡착 용량 64.1 mg/g 을 갖는다. 열역학적 인자들은 나노복합재료에 BG의 흡착 으로부터 유도하며 흡착은 자발적이며 흡열 과정임을 확인하였다.

• 센서학회지
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• 제18권5호
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• pp.327-336
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• 2009

최근 인류의 삶의 질 향상에 따라 건강하고, 쾌적하고, 편안한 삶을 살기 위한 많은 노력이 진행되고 있다. 센서는 이러한 삶의 질 향상을 위해서 필수불가결한 요소 중 하나이며, 고성능의 지능화된 센서가 요구되고 있어, 앞으로 이에 대한 수요는 더욱 증대될 것으로 생각된다. 최근의 센서 연구 개발 방향은 센서에 기능을 부여하는 기능성 재료가 중요한 요소로 더욱 부각되고 있으며, 특히, 다양한 성분과 형태로 존재하는 나노 기능 재료는 기존의 벌크 재료와는 차별화된 독특한 물리, 화학, 기계, 광학적 특성을 갖고 있어 더욱 주목받고 있다. 최근 기존의 나노 입자 연구에서 더욱 발전하여 서로 적용하기 위한 나노선이나 CNT를 포함한 나노튜브, 나노 복합재료 등의 연구가 매우 활발하다. 본 논문에서는 이러한 나노 재료를 이용한 가스 센서, 수질 센서, 바이오 센서, 광 센서 그리고 물리 센서 등 최신 나노 센서 연구개발 동향을 살펴보았으며, 미래 센서기술 발전방향 중 하나로서 나노 재료에 의한 센서의 고기능화 및 극소형화가 매우 중요한 부분으로 활용될 것으로 예측되었다.